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第三章第一节最简单的有机化合物_甲烷 1.了解烷烃的概念、通式及结构特点。2.了解烷烃的物理性质和化学性质。3.了解简单烷烃的命名。4.知道同系物、同分异构体的概念，并会判断及书写简单烷烃的同分异构体。目标导航 基础知识导学重点难点探究随堂达标检测栏目索引 分层训练 一、烷烃 基础知识导学 答 案 1.分子结构特点碳碳单键链状氢原子CnH2n+2(n1) 答 案 2.物理性质(1)递变规律(随碳原子数n递增)气态升高增大(2)相似性烷烃均 水，相对密度均小于1。难溶于 答 案 3.化学性质(与CH4相似)(1)稳定性在通常情况下，烷烃比较稳定，跟强酸、强碱、酸性高锰酸钾溶液等都不反应。(2)燃烧反应烷烃燃烧通式：_。(3)取代反应烷烃能与氯气等卤素单质在光照条件下发生取代反应，如乙烷与氯气光照时生成一氯乙烷的化学方程式为_。C 2H6Cl2 C2H5ClHCl 4.习惯命名法(1)表示碳原子数(n)及其表示n 10 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10n10相应数字 答 案甲乙丙丁戊己庚辛壬癸 答 案 (2)举例：C6H14命名为 ，C18H38命名为。(3)碳原子数n相同结构不同时，用正、异、新表示，如C4H10的两种分子的命名：无支链时，CH3CH2CH2CH3： 。有支链时， ： 。己烷十八烷正丁烷异丁烷 答 案 议一议1.判断正误，正确的打“ ”，错误的打“”(1)烷烃的分子通式是CnH2n2(n 1)，但符合通式CnH2n2的不一定是烷烃()(2)烷烃的特征性质是能与卤素单质发生取代反应()(3)烷烃性质稳定，不能使酸性KMnO4溶液褪色()2.多碳原子烷烃(如CH3CH2CH2CH2CH3)分子中，碳原子是直线形吗？答案不是。烷烃分子中的碳原子以单键与其他原子相连，因此与之成键的4个原子构成四面体结构。碳原子一定不在同一直线上，直链烷烃中碳原子的排列呈锯齿状。 二、同系物同分异构体 答 案 1.同系物(1)特点： 相似，在分子组成上相差一个或若干个 原子团的物质。(2)实例：CH4、CH3CH3、CH3CH2CH3等烷烃互为同系物。提醒(1)同系物具有相同的通式，但是通式相同的有机物不一定互为同系物，同系物的前提是同一类物质且分子组成上相差一个或若干个CH2原子团。(2)同系物的组成元素相同，同系物之间相对分子质量相差14n(n1,2,3 )。结构CH2 2.同分异构体(1)概念：具有相同的 ，但具有不同的 的物质。(2)实例： 与 互为同分异构体。(3)同分异构体的沸点：支链越多，沸点越 。(4)同分异构现象是有机化合物种类繁多的原因之一。 答 案 分子式结构CH3CH2CH2CH3低 议一议1.判断正误，正确的打“ ”，错误的打“”(1)同分异构体具有相同的组成元素()(2)组成元素相同的化合物互为同分异构体()(3)同分异构体具有相同的相对分子质量()(4)相对分子质量相同的化合物互为同分异构体()(5)互为同分异构体的化合物也可能互为同系物() 答 案 答 案 返 回 2.丁烷有几种同分异构体，其一氯代物有几种？答案丁烷有两种同分异构体，它们分别是正丁烷和异丁烷。其一氯代物共有四种，它们分别是CH3CH2CH2CH2Cl、CH3CH2CHClCH3、(CH3)2CHCH2Cl、(CH3)2CClCH3。 一、烷烃的结构特点 重点难点探究例1下列说法正确的是()A.碳碳间以单键结合，碳原子剩余价键全部与氢原子结合的烃一定是饱 和链烃B.分子组成符合CnH2n2的烃一定是烷烃C.正戊烷分子中所有的碳原子均在同一条直线上D.碳、氢原子个数比为1 3的烷烃有两种 解 析 答 案 解析A项中环烷烃也符合要求，但它不是链烃，属于环烃；C项中由碳原子的成键方式和键角特征知，碳原子呈折线方式排列，因此正戊烷中的碳原子不在同一直线上；D项中n(C) n(H)1 3时必为C2H6，一定是乙烷。答案B 烷烃的结构特点(1)单键：碳原子之间以碳碳单键相结合。(2)饱和：碳原子剩余价键全部跟氢原子结合，烷烃是饱和烃，相同碳原子数的有机物分子里，烷烃的含氢量最大。(3)链状：碳原子结合成的链可以是“直链”，也可以含有支链。归纳总结 变式训练1下列性质中，属于烷烃特征的是()A.完全燃烧只生成二氧化碳和水B.它们不溶于水C.分子的通式为CnH2n2，与氯气发生取代反应D.它们密度都较小 解 析 答 案解析分子通式为CnH2n2，与Cl2发生取代反应是烷烃的特征，而其他类别的烃燃烧时也产生二氧化碳和水，且密度较小，难溶于水，故A、B、D错误，选C。 C 二、同系物同分异构体例2下列物质中互为同分异构体的有_；互为同位素的有_；互为同素异形体的有_；是同种物质的有_。(用序号填写)液氯金刚石氯气石墨 解 析 答 案 解析同分异构体是分子式相同，结构不同的化合物，和的分子式都为C6H14，二者互为同分异构体；同位素是质子数相同而中子数不同的原子，故和互为同位素；同素异形体是同种元素形成的不同种单质，故和是同素异形体。和、和是同种物质。答案和和和和、和 同位素、同素异形体、同分异构体和同系物之间的区别归纳总结 比较概念定义化学式结构性质同位素质子数相同、中子数不同的原子原子符号表示不同，如电子排布相同，原子核结构不同物理性质不同，化学性质相同同素异形体同一种元素形成的不同单质元素符号表示相同，分子式不同，如石墨和金刚石、O 2和O3单质的组成或结构不同物理性质不同，化学性质相似 同分异构体分子式相同、结构式不同的化合物相同不同物理性质不同，化学性质不一定相同同系物结构相似，组成相差一个或若干个CH2原子团的化合物组成元素相同，通式相同，相对分子质量相差14n，如CH4和CH3CH3同一类物质，结构相似物理性质不同，化学性质相似 变式训练2下列叙述正确的是()A.分子式相同，各元素质量分数也相同的物质是同种物质B.通式相同的不同物质一定属于同系物C.分子式相同的不同物质一定是同分异构体D.相对分子质量相同的不同物质一定是同分异构体解析分子式相同的物质，结构不一定相同，所以不一定是同种物质；通式相同的不同物质不一定是同系物，也可能是同分异构体或是其他关系；相对分子质量相同，分子式不一定相同，如NO和C 2H6，因此不一定是同分异构体。 C 解 析 答 案 三、烷烃同分异构体的找法例3某化合物A的化学式为C5H11Cl，分析数据表明，分子中有两个“ CH3”、两个“ CH2”、一个“ ”和一个“ Cl”，写出它的同分异构体的结构简式。 解 析 答 案 解析本题考查限制条件下一元取代物同分异构体的书写。可先写出C5H12的三种同分异构体的结构简式，然后对每一种异构体分别进行氯代，写出各同分异构体的结构简式，再从中找出符合条件的。从上式可看出正戊烷一氯代物有3种，符合条件的为 与 。 解 析 答 案 异戊烷一氯代物有4种，符合条件的有2种： 与 。新戊烷一氯代物有1种，不符合条件。 解 析 答 案 答案 烷烃同分异构体的写法(1)书写规律可概括为主链由长到短，支链由整到散，位置由心到边，排布由对到邻到间。先写出碳原子数最多的主链。再写出少一个碳原子的主链，另一个碳原子作为甲基连在主链某碳原子上。再写出少两个碳原子的主链，另两个碳原子作为乙基或两个甲基连在主链碳原子上，依次类推。规律总结 (2)以C6H14为例作方法解析(为了简便，只写碳链骨架)：将分子中全部碳原子连成一条直链。CCCCCC从主链的一端取下一个C原子，依次连在主链，即得到多个带有甲基的同分异构体碳骨架。注意 不能连接在端部，要考虑到对称避免重复。 从主链上取下两个C原子，看成一个整体或分开，依次连接到剩余的含4个碳原子的主链，由于两个碳原子作为一个整体的连接方式会改变主链C原子数，如 主链实际为5个C原子，与上面的书写重复，故这种形式不存在，其余两种为 (支链对位)， (支链邻位)。若再从主链取下更多C原子，其连接方式均与上面的连接重复。因此，C 6H14有5种同分异构体。 注意(1)主链上的链端C原子不能连接取代基，主链上的第二个碳原子不能连接乙基，以保证不改变主链，避免写出重复的结构。(2)书写时不能只写碳链骨架，应满足碳原子的四个价键的要求，再添写出相应数目的氢原子。 变式训练3下列烷烃在光照下与氯气反应，只生成一种一氯代烃的是()A.CH3CH2CH2CH3 B.CH3CH(CH3)2C.CH3C(CH3)3 D.(CH3)2CHCH2CH3解析判断烃的一元取代物同分异构体的数目的关键在于找出“等效氢原子”的数目。A、B、C、D中等效氢原子数目分别为2、2、1、4种，故一氯代烃有一种的只有C。C 解 析 答 案 同分异构体“等效氢”判断法烃分子中等效氢原子的种类有多少，其一氯代物种类就有多少，判断等效氢原子的方法有：(1)同一碳原子上所连的氢原子是等效的；(2)同一碳原子所连甲基上的氢原子是等效的，如 中四个甲基等效，即新戊烷分子中的12个氢原子是等效的；(3)处于镜面对称位置上的氢原子是等效，如 中的四个甲基是等效的，两个 是等效的。规律总结 返 回 1.关于烷烃的叙述不正确的是()A.分子式符合CnH2n2的烃一定是烷烃B.烷烃均能与氯水发生取代反应C.正戊烷的熔、沸点比异戊烷的高D.烷烃不能被酸性高锰酸钾溶液等强氧化剂氧化 随堂达标检测 解 析 答 案 解析对烷烃的概念应从“单键、饱和、链状”三方面理解，分子式符合CnH2n2的烃中碳原子均已饱和，则A正确；烷烃的化学性质与甲烷相似，取代反应必须与纯卤素单质反应，则D正确，B错误；结合烷烃的物理性质的递变规律，可知C正确。答案B 2.下列分子式不止表示一种物质的是()A.C3H8 B.C4H10 C.CHCl3 D.CH2Cl2解析正丁烷和异丁烷的分子式都是C4H10。C3H8(丙烷)、CHCl3(三氯甲烷)、CH2Cl2(二氯甲烷)都只表示一种物质。B 解 析 答 案 3.下列物质之间的相互关系错误的是()A.CH3CH2CH2CH2CH3和 互为同分异构体B.干冰和冰为同一种物质C.CH3CH3和CH3CH2CH3互为同系物D.12C和14C互为同位素 解 析 答 案解析干冰是二氧化碳晶体，冰是固态的水。 B 4.分子式为C4H10的烃的一氯代物的同分异构体有()A.3种 B.4种 C.5种 D.6种 解 析 答 案 解析分子式为C4H10的烃有两种同分异构体：CH3CH2CH2CH3(正丁烷)和 (异丁烷)，正丁烷和异丁烷各有2种不同化学环境的氢原子，故C4H10的一氯取代物有4种。B 5.观察右面几种烷烃的球棍模型：(1)与C互为同系物的是_，与C互为同分异构体的是_。(2)在烷烃的同系物中，随碳原子数增加，其熔、沸点依次_(其中碳原子数满足_条件的烷烃常温下呈气态)，液态时密度依次_。 解 析 答 案 返 回 解析理解同系物、同分异构体的概念，会判断同系物、同分异构体。了解随碳原子数增加，烷烃熔点、沸点、密度的递变规律。 返 回 答案(1)ABD(2)升高小于或等于4增大 基础过关分层训练题组1烷烃及其性质判断1.下列关于烷烃性质的叙述中，不正确的是()A.烷烃同系物随着相对分子质量增大，熔点、沸点逐渐升高；常温下的 状态由气态递变到液态，相对分子质量大的则为固态B.烷烃同系物的密度随着相对分子质量的增大逐渐增大C.烷烃跟卤素单质在光照条件下能发生取代反应，烷烃燃烧时生成二氧 化碳和水D.烷烃都能使溴水、酸性KMnO 4溶液褪色解 析 答 案 解析烷烃不能与溴水、酸性KMnO4溶液反应。答案D 2.下列关于CH4和 的叙述正确的是()A.均能用组成通式CnH2n2来表示B.与所有烷烃互为同分异构体C.它们物理、化学性质相同D.通常情况下前者是气体，后者是液体 解 析 答 案 解析因二者均为烷烃，都符合通式CnH2n2，A正确；它们与其他烷烃互为同系物，B错误；化学性质相似，但物理性质不同，C错误；碳原子数小于或等于4的烷烃常温下是气体，D错误。答案A 3.下列物质在一定条件下可与乙烷发生化学反应的是()A.氯气 B.溴水C.氯水 D.酸性高锰酸钾溶液解析类比甲烷的化学性质，乙烷与氯气在光照条件下发生取代反应，和溴水、氯水、酸性高锰酸钾溶液不反应。A 解 析 答 案 4.在下列5种物质沸点的排列顺序中，正确的是()正丁烷2-甲基丙烷CH3CH(CH3)CH3戊烷2-甲基丁烷2,2-二甲基丙烷C(CH3)4A. B.C. D. 解 析 答 案 解析根据烃类的熔、沸点大小判断规律：在有机物同系物中，随着碳原子数的增加，相对分子质量增大，分子间作用力增大，熔、沸点逐渐升高；分子式相同的烃，支链越多，熔、沸点越低。分析各选项，均有4个C原子，均有5个碳原子，故的沸点小于的沸点；有1个支链，而无，故；无支链，有1个支链，有2个支链，故。综上所述：。答案C 题组2同系物、同分异构体5.下列关于同系物的说法中，错误的是()A.同系物具有相同的最简式B.同系物能符合同一通式C.同系物中，相邻的同系物彼此在组成上相差一个CH2原子团D.同系物的化学性质基本相似，物理性质随碳原子数增加而呈规律性变化 解 析 答 案 解析结构相似，必属同一类物质，因此有同一通式，但不一定有相同的最简式，A错误，B正确；相邻同系物组成上相差一个CH2原子团，C正确；因结构相似，所以化学性质基本相似，但组成上的差异使得物理性质随碳原子数增加而呈规律性变化，D正确。答案A 6.下列说法中正确的一组是()A.H2和D2互为同位素B. 和 互为同分异构体C.正丁烷和异丁烷是同系物D. 和 是同一种物质 解 析 答 案 解析H2和D2都是氢的单质，A错误；由于CH4分子是正四面体结构，其二溴代物只有一种结构，故二者是同一种物质，B错误；正丁烷和异丁烷属于同分异构体，C错误。答案D 题组3烃的燃烧计算7.在常温、常压下，取下列四种气态烃各1 mol，分别在足量的氧气中燃烧，消耗氧气最多的是()A.CH4 B.C3H8 C.C4H10 D.C2H6C 解 析 答 案 8.(1)乙烷的电子式为_，分子式为CmH20的烷烃中m为_，分子式为C8Hn的烷烃中n为_，与CO2密度(同温同压)相同的烷烃分子式为_，若上述四种烃各为1 mol，在足量O2中燃烧，消耗O2最多的是_。解析根据烷烃通式为CnH2n2可求出m为9，n为18，密度与CO2相同的烷烃相对分子质量为44，由14n244可求出n为3，即分子式为C3H8。若同为1 mol烃，消耗O2的多少取决于CxHy中“ x ”的大小，“ x ”的值越大，消耗O 2越多，此题中消耗O2最多的是C9H20。9 18C3H8C9H20 解 析 答 案 (2)若CH4、C2H6、C3H8、C4H10四种烃各为1 g，在足量O2中燃烧，消耗O2最多的是_。解析若同为1 g烃，消耗O2的多少取决于CxHy中“ ”的大小，“ ”的值越大，消耗O2越多，此题中消耗O2最多的是CH4。CH4 解 析 答 案 yx yx 9.有下列结构的物质：CH3(CH2)3CH3 CH3CH2CH2CH2CH3CH3CH2CH2CH2CH2CH3 能力提升 属于同分异异构体的是_；属于同种物质的是_。A. B. C. D. E.F. 解 析 答 案 其中，属于同系物的是_； 解析7种物质均为烷烃，若碳原子数不同，则互为同系物；若碳原子数相同，而结构不同，则互为同分异构体；若碳原子数相同，且结构也相同，则为同一种物质。7种物质的分子式分别为C5H12、C5H12、C6H14、C6H14、C6H14、C6H14、C6H14。所以中任一物质与中任一物质均属于同系物；结构相同，属于同种物质，结构相同，属于同种物质；或互为同分异构体。答案BDEAF 10.已知某烷烃分子中电子数为42。(1)该烷烃的分子式为_。解析烷烃分子通式为CnH2n2，则其分子中电子数为6n(2n2)42，n5，烷烃分子式为C5H12。C5H12 解 析 答 案 _。解析烷烃C5H12有三种同分异构体，其结构简式分别为CH3CH2CH2CH2CH3、 CH3CH2CH2CH2CH3、(2)写出该烷烃分子的所有同分异构体的结构简式 解 析 答 案 (3)上述同分异构体中，在相同条件下沸点最低的是_ (写结构简式)。解析烷烃分子中，碳原子数相同时，所带支链越多，其沸点越低，因此烷烃C5H12三种同分异构体中， 沸点最低。 解 析 答 案 11.(1)请写出烷烃CnH2n2(n 1)在足量的氧气中充分燃烧的化学方程式：_。有甲烷、乙烷、丙烷、丁烷4种烷烃，试回答下列各题(填序号)：拓展探究 解 析 答 案 (2)相同状况下，等体积的上述气态烃充分燃烧，消耗O2的量最多的是_。解析相同状况下，等体积即物质的量相同，消耗O2的量取决于 ，即丁烷消耗O2的量最多。(3)等质量的上述气态烃，在充分燃烧时，消耗O2的量最多的是_。解析等质量时耗O2量取决于氢的含量，即甲烷耗O2量最多。 解 析 答 案 (4)10 mL某气态烃，在50 mL O2中充分燃烧，得到液态水，以及体积为35 mL的混合气体(所有气体体积均在同温、同压下测定)。该气态烃是_。解析反应前后体积之差为25 mL，根据燃烧化学方程式可知该烃为乙烷。 解 析 答 案 返 回
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